[發明專利]一種石墨烯散熱薄膜、其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010762218.6
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112011814A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 左月輝;金漢波
• 申請（專利權）人: 南京旭羽睿材料科技有限公司
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C25D13/20;H01L23/373;H05K7/20
• 代理公司: 南京泰普專利代理事務所(普通合伙) 32360
• 代理人: 竇賢宇

本發明公開了一種石墨烯散熱薄膜、其制備方法和應用，屬于導熱材料的制備。包括氧化石墨烯水溶液制備，清洗基材，氧化石墨烯薄膜的沉積和干燥、退火處理四個步驟。本發明通過首先對非金屬基材的表面在氫氟酸，氟化鈉、鉻酐的共同作用下，在其表面形成多孔性的表面膜，然后通過機械嚙合和分子間作用，在基材的一側表面形成鉻鋅合金膜，使得基材具有優異的導電性能，然后將基材作為電極，通過電泳沉積制備基材?氧化石墨烯復合薄膜，由于鋅、鉻元素收縮形成納米球顆粒?？梢猿浞掷昧耸┑亩S平面進行聲子傳輸，加大的改善縱向的熱導率。

技術領域

本發明屬于導熱材料領域導熱材料的制備，尤其是一種石墨烯散熱薄膜、其制備方法和應用。

背景技術

隨著各種電子產品的快速發展，電子元件的性能得到了飛速發展，目前這些電子元件隨著性能的提升，也增加了設備的發熱量。例如：顯示屏高亮度對發光二極管使用量增加和頻率有更高的要求，CPU的高速運行，電池電量消耗增加，電池容量也跟著提高等。這電子元件的高速工作的同時，耗能更多，發熱更快更多，對散熱元件提出了更高的要求。如果不能及時散熱，會導致設備使用壽命縮短。

銅、鋁及其合金本身的散熱能力有限，純銅的導熱系數為398W/m﹒K,純鋁的導熱系數為273W/m﹒K，因此散熱效果并不是很好。其中，由于石墨烯的電學、力學、熱學等性能都極其優異，在散熱領域擁有著極大的潛能。但是現有技術中，通常是直接將石墨烯復合材料與襯底粘合，作為散熱材料。但是由于石墨烯復合材料與襯底之間需要通過粘合劑連接，不利于電子元件中熱量的縱向導熱。

發明內容

發明目的：提供一種石墨烯散熱薄膜、其制備方法和應用，以解決背景技術中所涉及的問題。

技術方案：一種石墨烯散熱薄膜的制備方法，包括如下步驟：

步驟1、氧化石墨烯水溶液制備：將氧化石墨烯加入去離子水中，在超聲波作用下均勻分散，得到濃度為0.25～2g/L的氧化石墨烯懸浮液；

步驟2、清洗基材：將硅襯底作為基材，切割成預定尺寸，然后使用清洗劑去油、粗化液處理，去除基材表面的氧化物和雜質；

步驟3、氧化石墨烯薄膜的沉積：將上述基材作為陽極與電泳儀電源相連接，并以氧化石墨烯懸浮液作為電解液，進行電泳沉積，在陽極表面形成一層深棕色膠狀物質；

步驟4、干燥、退火處理：將上述基材放入氣氛爐中干燥，從而得到石墨烯-基材的復合薄膜。

優選地，所述氧化石墨烯需要經過預處理，預處理方法為：將1g的天然鱗片狀石墨粉末加入到含有0.5～1g的濃硝酸鈉和45～50ml濃硫酸的混合溶液中，然后加入6～9g高錳酸鉀，并充分攪拌，然后逐漸加入過氧化氫溶液除去殘余的高錳酸鉀，稀釋、離心，將所得的氧化石墨烯用鹽酸溶液和去離子水清洗，放入氣氛爐中真空下干燥。

優選地，所述基材為藍寶石襯底、玻璃襯底、碳化硅襯底、硅/二氧化硅襯底中的一種。

優選地，所述粗化液處理工藝為：在非金屬基材的一側采用耐腐蝕密封膠包封，然后使用氫氟酸溶液清洗，并在鉻酐粗化液浸泡24～48h，至其表面變為黃色，在真空烘箱中，于105～130℃的溫度下，烘烤30～60min，然后去離子水清洗，去除基材表面的氧化物和雜質，最后在苯并三氮唑水溶液中液封保存。

優選地，所述鉻酐粗化液包括：鋅粉5～10%、鉻酐4～8%、鐵氰化鉀2～4%、磷酸0.5～2%、氟化鈉1～2%、表面活性劑0.5～1%、余量為水。

優選地，所述密封膠至少為環氧樹脂、聚氟乙烯、丁基橡膠中的一種。

優選地，所述鋅粉為超細鋅粉，其粒度為2.5～10μm；

優選地，所述電泳沉積工藝電壓為：40～80V；沉積時間10～15min，電極之間的相對距離為10～30cm。